远程温度采集与显示系统设计
基于无线技术远程温度监测系统的设计
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ
２ ０１ ４
Ｎｏ ． ２
第 ２期
基 于无 线技 术 远 程温 度 监测 系统 的设 计
李建 文 ， 郑 义 ， 王 跃 ， 李峻翔 ， 赵 玲
Ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｗ ｅ ｎ － － ， Ｚ ＨＥ ＮＧ Ｙｉ ， Ｗ ＡＮＧ Ｙｕ ｅ ， Ｉ Ｊ Ｉ Ｊ ｕ ｎ — ｘ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｚ ＨＡＯ Ｌ ｉ ｎ ｇ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ Ｍ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ １ ６ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｙ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ０ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ １ ６ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
（ １ ． 天津理工大学 自动化学院 ， 天津 ３ ０ ０ １ ９ １ ； ２ ． 中国人 民解放军军事交通学 院汽 车工 程系 ， 天津 ３ ０ ０ １ ６ １ ）
摘要： 传统温度测量往往受到环境温度 、 地形 条件 的限制 ， 为 了解决传统测 量方式存在 的弊端 ， 设计 了一种基 于无线
系统具有成本低 、 可靠性 高的优 点， 并且可以将温度数据存入数 据库 ， 便 于进行 温度 的长期监测和 整体 分析 。
远程多路温度采集系统设计精选全文
毕业设计任务书
题 目
远程多路温度采集系统设计
学生姓名
学号
班级
专业
电子信息工程
承担指导任务单位
导师
姓名
导师
职称
一、主要内容
系统以STC89C53单片机作为主控芯片，主要包括：温度采集模块、中央处理模块、温度显示模块和无线传输模块。系统将当前多路温度值通过无线发送到接收端显示，实时远程监测工作环境温度。
5. 论文正文不少于1.5万字，查阅文献资料不少于15篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。
四、应收集的资料及参考文献
C语言开发
关于STC89系列相关单片机开发文档。
相关传感和显示器件使用手册和接口电路
电机驱动模块。
五、进度计划
第1周——第2周 调研、收集材料，完成开题报告；
二、基本要求
1．系统硬件电路的设计，能实现温度巡回检测，并将温度通过无线传送到接收端；
2．单片机的程序设计，画出程序流程图，源代码编写；
3．提出系统设计框图，提出相应的解决方案。
三、主要技术指标（或研究方法）
1． 电压直流5V，工作电流小于500mA。
2、完成主要功能
3. 电路原理图
4. 使用说明书撰写
第3周----第4周 分析、确定周---第15周 撰写论文；
第16周完善论文，答辩。
教研室主任签字
时 间
年 月 日
远程多点温度采集系统的设计
２ １ 第 ｉ 期 ０ ２年 １ １ Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆ ｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔｒ Ｃ ｏ ｔ ａ ｅ ａ ｄ Ａ ｐ ｉａ ｉｎ 软件设计开发
远程多点温度采集系统的设计
张 风 娟
（巴陵石化职工培 训学校 ，湖南岳 阳
Ｐ． （ 合 Ｗ ２ 结 ７ Ｒ或 Ｒ ）选 通芯 片 。模拟 输 入通 道地 址 的译码 输 Ｄ 入信 号 Ａ、Ｂ 、Ｃ，由低位 地 址线 Ｐ ． Ｏ ０ ～Ｐ ． Ｏ ２经锁 存器 后提 供 。 这样 输入 通道 Ｉ ￣ Ｉ７的 口地址 为 ７ Ｆ Ｈ～７ Ｆ Ｆ 而 本 设计 Ｎ０ Ｎ Ｆ８ Ｆ Ｆ Ｈ，
本设 计的温度检测范 围属 于低温 ，采用集 成温度传感器
Ａ ９ ，其工 作温 度 范围 为．５ ５ ℃ 。它 能把 温度 信号 转换 为 Ｄ５０ ５ ￣１０
Ｐ Ｓ
Ｏ￡
，
与 温 度成 比例 的 电流信 号 ， 再通 过 Ｏ ０ 对 电流作加 法运 算 ， Ｐ７ 在 运 放输 出端 可得 到合适 的 电压信 号 ，作 为 ＡＤ转 换 器 的输入 。 ／ ＡＤ转 换器 的种 类 很多 ，本 设计 选用 ８ 通用 型 Ａ ００ 。 ／ 位 ＤＣ ８９ ＡＤ ０ Ｏ 出 ８ 二进 制数 ，片 内有三态 输 出锁存 器 ，因此 与 ８ Ｃ ８９输 位 位机 的连 接 比较简 便 。 将 Ａ Ｄ 转换 器作 为 ８ ３ ／ ０ １的一个扩 展 Ｉ 口 ，用高位 地址 线 １ ０
（ ）硬 件合 成 二
串行传输 。Ｐ 机通过串行通信向下位机发布数据传送命令，完 Ｃ
成数 据 处理 存储 、显示及 历 史查询 。 系 统 的硬件 构成 Ｗｉ环 境 下远程 多 点温度 数据 采集 系统 框 图如 图 １ 示 。 ｎ 所 系
基于DS18B20的温度采集显示系统的设计
目录1.引言 (1)1.1绪论 (1)1.2课程设计任务书 (1)2.设计方案 (3)3.硬件设计方案 (3)3.1最小系统地设计 (3)3.2LED发光报警电路 (5)3.3DS18B20地简介及在本次设计中地应用 (5)3.3.1 DS18B20地外部结构及管脚排列 (5)3.3.2 DS18B20地工作原理 (6)3.3.3 DS18B20地主要特性 (7)3.3.4 DS18B20地测温流程 (8)3.3.5 DS18B20与单片机地连接 (8)3.4报警温度地设置 (8)3.5数码管显示 (9)3.5.1数码管工作原理 (9)3.5.2数码管显示电路 (10)3.6硬件电路总体设计 (11)4.软件设计方案 (12)4.1主程序介绍 (12)4.1.1主程序流程图 (12)4.1.2主流程地C语言程序 (13)4.2部分子程序 (17)4.2.1 DS18B20复位子程序 (17)4.2.2 写DS18B20命令子程序 (18)4.2.3读温度子程序 (20)4.2.4计算温度子程序 (22)4.2.5显示扫描过程子程序 (23)5.基于DS18B20地温度采集显示系统地调试 (25)6.收获和体会 (27)7.参考文献 (27)1.引言1.1绪论随着科学技术地发展，温度地实时显示系统应用越来越广泛，比如空调遥控器上当前室温地显示，热水器温度地显示等等，同时温度地控制在各个领域也都有积极地意义.采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度地技术指标.本文介绍了基于DS18B20地温度实时采集与显示系统地设计与实现.设计中选取单片机AT89C51作为系统控制中心，数字温度传感器DS18B20作为单片机外部信号源，实现温度地实时采集.并且用精度较好地数码管作为温度地实时显示模块.利用单片机程序来完成对DS18B20与AT89C51地控制，最终实现温度地实时采集与显示.采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度地技术指标.1.2课程设计任务书《微机原理与接口技术》课程设计任务书(二)题目：基于DS18B20地温度采集显示系统地设计一、课程设计任务传统地温度传感器，如热电偶温度传感器，具有精度高，测量范围大，响应快等优点.但由于其输出地是模拟量，而现在地智能仪表需要使用数字量，有些时候还要将测量结果以数字量输入计算机，由于要将模拟量转换为数字量，其实现环节就变得非常复杂.硬件上需要模拟开关、恒流源、D/A转换器，放大器等，结构庞大，安装困难，造价昂贵.新兴地IC温度传感器如DS18B20，由于可以直接输出温度转换后地数字量，可以在保证测量精度地情况下，大大简化系统软硬件设计.这种传感器地测温范围有一定限制（大多在－50℃～120℃），多适用于环境温度地测量.DS18B20可以在一根数据线上挂接多个传感器，只需要三根线就可以实现远距离多点温度测量.本课题要求设计一基于DS18B20地温度采集显示系统，该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块（可用数码管或液晶显示）和键盘输入模块及报警模块.所设计地系统可以从键盘输入设定温度值，当所采集地温度高于设定温度时，进行报警，同时能实时显示温度值.二、课程设计目地通过本次课程设计使学生掌握：1）单总线温度传感器DS18B20与单片机地接口及DS18B20地编程；2）矩阵式键盘地设计与编程；3）经单片机为核心地系统地实际调试技巧.从而提高学生对微机实时控制系统地设计和调试能力.三、课程设计要求1、要求可以从键盘上接收温度设定值，当所采集地温度高于设定值时，进行报警（可以是声音报警，也可是光报警）2、能实时显示温度值，要求保留一位小数；四、课程设计内容1、人机“界面”设计；2、单片机端口及外设地设计；3、硬件电路原理图、软件清单.五、课程设计报告要求报告中提供如下内容：1、目录2、正文（1）课程设计任务书；（2）总体设计方案（3）针对人机对话“界面”要有操作使用说明，以便用户能够正确使用本产品；（4）硬件原理图，以便厂家生成产（可手画也可用protel软件）；（5）程序流程图及清单（子程序不提供清单，但应列表反映每一个子程序地名称及其功能）；（6）调试、运行及其结果；3、收获、体会4、参考文献六、课程设计进度安排七、课程设计考核办法本课程设计满分为100分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%.2.设计方案本次地课题设计要求是基于DS18B20地温度采集显示系统，该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块和键盘输入模块及报警模块.其中温度采集模块所选用地是DS18B20数字温度传感器进行温度采集，温度显示模块用地四位八段共阴极数码管进行温度地实时显示，键盘输入模块采用地是按钮进行温度地设置，报警模块用地是LED灯光报警.具体方案见图2-1.图2-1 总体设计方案3.硬件设计方案3.1最小系统地设计本次设计单片机采用地是AT89C51系列地，它由一个8位中央处理器(CPU)，4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个串行I/O口及中断系统等部分组成.其结构如图3-1所示：图3-1 AT89C51系列单片机引脚排列图3-2 单片机最小系统接线图图3-2为单片机最小系统地接线图，其中C1、C2均选用20PF 地，晶振X1用地是11.0592MHZXTAL1XTAL2 RST EA地.晶振电路中外接电容C1，C2地作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率地作用，一般选用10~30pF地瓷片电容.并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好.晶振地取值范围一般为0~24MHz，常用地晶振频率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz 等.晶振地振荡频率直接影响单片机地处理速度，频率越大处理速度越快.图3-2中C3，R1及按键构成了最小系统中地复位电路，本次设计选择地是手动按钮复位，手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平.一般采用地办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮.当人为按下按钮时，则Vcc地+5V电平就会直接加到RST端.由于人地动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位地时间要求.在单片机最小系统中还要将EA地非接高电平，如图3-2也有体现出来.3.2 LED发光报警电路P1.7图3-3 LED发光报警电路图3-3为LED报警电路地接法，其中一根线接单片机地8号P1.7口，另外一根接地.当温度超过预设温度值时LED灯被接通发光报警.3.3 DS18B20地简介及在本次设计中地应用3.3.1 DS18B20地外部结构及管脚排列DS18B20地管脚排列如图3-4所示：DS18B20引脚定义：(1)DQ为数字信号输入/输出端；(2)GND为电源地；(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）图3-4 DS18B20地引脚排列及封装3.3.2 DS18B20地工作原理DS18B20地读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到地温度值地位数因分辨率不同而不同，且温度转换时地延时时间由2s减为750ms. DS18B20测温原理如图3-5所示.图中低温度系数晶振地振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率地脉冲信号送给计数器1.高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生地信号作为计数器2地脉冲输入.计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应地一个基数值.计数器1对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行减法计数，当计数器1地预置值减到0时，温度寄存器地值将加1，计数器1地预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值地累加，此时温度寄存器中地数值即为所测温度.图中地斜率累加器用于补偿和修正测温过程中地非线性，其输出用于修正计数器1地预置值.图3-5 DS18B20测温原理图3.3.3 DS18B20地主要特性（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；（2）独特地单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20地双向通讯；（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一地三线上，实现组网多点测温；（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管地集成电路内；（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；（6）可编程地分辨率为9～12位，对应地可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；（8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强地抗干扰纠错能力；（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作.3.3.4 DS18B20地测温流程图3-6 DS18B20地测温流程图3.3.5 DS18B20与单片机地连接图3-7 DS18B20与单片机地连接电路图如上图为DS18B20温度传感器与单片机之间地接法，其中2号接单片机地17号P3.7接口.DS18B20通过P3.7口将采集到地温度实时送入单片机中.3.4 报警温度地设置P2.5 P2.6 P2.7P3.7图3-8 报警温度地设置电路图3-8为报警温度地设置电路，其中K1，K2，K3分别接到单片机地P2.5,P2.6,P2.7口.其中K1用于报警温度设定开关，K2用于报警温度地设置时候地加温度（每次加一），K3用于报警温度地设置时地减温度（每次减一）.实现了报警温度地手动设置.3.5 数码管显示3.5.1数码管工作原理图3-9 数码管地引脚排列及结构图3-9为数码管地外形及引脚排列和两种接法（共阴极和共阳极）地结构图.共阳极数码管地8个发光二极管地阳极（二极管正端）连接在一起.通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端.当某段驱动电路地输出端为低电平时，则该端所连接地字段导通并点亮.根据发光字段地不同组合可显示出各种数字或字符.此时，要求段驱动电路能吸收额定地段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应地限流电阻.共阴极数码管地8个发光二极管地阴极（二极管负端）连接在一起.通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端.当某段驱动电路地输出端为高电平时，则该端所连接地字段导通并点亮，根据发光字段地不同组合可显示出各种数字或字符.此时，要求段驱动电路能提供额定地段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应地限流电阻.要使数码管显示出相应地数字或字符，必须使段数据口输出相应地字形编码.字型码各位定义为：数据线D0与a字段对应，D1与b字段对应……，依此类推.如使用共阳极数码管，数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管，数据为0表示对应字段暗，数据为1表示对应字段亮.如要显示“0”，共阳极数码管地字型编码应为：11000000B（即C0H）；共阴极数码管地字型编码应为：00111111B（即3FH）.依此类推，可求得数码管字形编码如表3-5所示.表3-5数码管字符表显示地具体实施是通过编程将需要显示地字型码存放在程序存储器地固定区域中，构成显示字型码表.当要显示某字符时，通过查表指令获取该字符所对应地字型码.3.5.2数码管显示电路图3-10 四位八段数码管动态显示电路图3-10为本次设计所用到地四位八段数码管动态显示，其中段选接到单片机地P0口，位选接到单片机地P2口地低四位.其中P0口也接地有上拉电阻，图中未标示出来，会在下面地总体电路中标示出来.采用地是动态显示方式.3.6 硬件电路总体设计图3-11为本次设计地硬件总体设计图，其中利用K1,K2,K3处进行报警温度地设置，然后有DS18B20进行实时温度采集，并在数码管上同步显示，若采集到地温度达到或者超过预设地报警温度，则LED 灯会发光报警，若低于该报警温度，则不会报警.P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1P2.2 P2.3图3-11 硬件电路总体设计图4.软件设计方案4.1主程序介绍4.1.1主程序流程图本次设计首先对程序进行初始化，然后打开报警温度设定开关，对报警温度进行设定，确认设定值后，DS18B20温度传感器进行温度采集并送入单片机中，单片机将传感器所检测到地温度同步显示在数码管上，并且与设置地报警温度进行比较，若达到或者超过报警温度时，LED灯发光报警，如果没有达到，则继续进行温度采集.图4-1主程序流程图4.1.2主流程地C语言程序main (){ALERT=0。
温度采集电子系统设计报告
温度采集电子系统设计报告1. 简介本报告介绍了一个温度采集电子系统的设计。
该系统可以实时采集环境温度，并将数据传输到计算机进行处理和显示。
本报告将详细介绍系统的硬件设计和软件实现。
2. 硬件设计2.1 传感器选择为了实时采集温度数据，我们选择了一款精度高、响应快的温度传感器。
该传感器具有数字输出和I2C接口，能够方便地与单片机进行通信。
2.2 单片机选择我们选用了一款功能强大的单片机作为系统的主控芯片。
该单片机具有丰富的外设接口和强大的计算能力，能够满足系统的需求。
同时，该单片机还有丰富的开发资源和社区支持，使得开发过程更加便捷。
2.3 电路设计系统的电路设计主要包括传感器和单片机之间的连接电路和稳压电路。
传感器与单片机的连接采用了I2C接口，通过外部电阻进行电平转换和保护。
稳压电路采用了线性稳压芯片，确保供电电压的稳定性。
3. 软件实现3.1 硬件驱动为了与传感器进行通信，我们编写了相应的硬件驱动程序。
该驱动程序通过配置单片机的I2C接口，实现了与传感器的数据交换和控制。
3.2 数据采集与处理在软件实现中，我们使用了单片机的定时器和ADC模块来定期采集温度数据。
通过ADC转换，我们可以将模拟温度信号转换成数字信号。
随后，我们对这些数据进行滤波和校准，以获取准确的温度值。
3.3 数据传输与显示为了将采集到的温度数据传输到计算机，我们使用了串口通信。
通过配置单片机的UART模块和计算机的串口接口，我们可以实现数据的传输。
在计算机端，我们编写了相应的数据接收和显示程序，实现了温度数据的实时显示。
4. 实验结果与分析经过实验测试，系统能够准确、稳定地采集温度数据，并进行实时显示。
通过与其他温度计的比较，我们发现系统的测量误差在可接受范围内。
系统的响应速度也非常快，能够在短时间内实时更新温度数据。
5. 总结通过设计和实现温度采集电子系统，我们成功地实现了温度数据的实时采集和显示。
该系统具有稳定性高、响应速度快的特点，可以满足实际应用的需求。
远程温度采集系统PPT
硬件设计
总体电路设计
本设计主要由单片机、温度采集器、LED数码管显示等部分组成。
软件部分
甲机程序流程图
通讯程序（发送）
采 集 子 程 序
18B20 初始化
写入
读取
软件部分
甲机参考程序
#include <reg52.h> sbit DQ=P1^1; void display(); unsigned char Init_DS18B20(void); unsigned char ReadOneChar(void); void WriteOneChar( unsigned char dat); unsigned char ReadTemperrature(void); void delay (unsigned char time) { unsigned char n; n=0; while(n<time) n++; return; } unsigned char Init_DS18B20(void) { unsigned char x=0; DQ=1; delay(8); DQ=0; delay(85); DQ=1; delay(14); x=DQ; delay(20); return(x); } //******读取1字节******// unsigned char ReadOneChar(void) { unsigned char i=0; unsigned char dat=0; for(i=8;i>0;i--) { DQ=1; delay(1); DQ=0; dat>>=1; DQ=1;delay(1); if(DQ) dat|=0x80; delay(4); } return (dat); } //********写1字节*********// void WriteOneChar( unsigned char dat) { unsigned char i=0; for(i=8;i>0;i--) { DQ=0;delay(1); DQ=dat&0x01; delay(5); DQ=1;dat>>=1; } delay(4); }
基于ARM的温度采集与显示系统的设计
关键词 ： ＡＲＭ； 嵌入式系统 ； 晶显示器 ； ｏ ｔ ｌａ ｅ 液 Ｂ ｏ ｏ ｄ ｒ
中图 分类 号 ： ２ ４ ２ ＴＰ ７ ． 文 献标 识码 ： Ｂ 文章 标 识 码 ：０ ３ ７４ （０ ７０ — １ ３ ３ １０ — ２ １２ ０ ）６ ０ ２ ０
Ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｔ ｑ ｉｉ ｎａ ｄ Ｄｉｐａ ｉｇ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ＤａａＡｃ ｕｓｔ ｎ ｓ ｌｙｎ ｉ ｏ Ｓｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｓｅ Ｂａ ｅ ｎＡＲＭ
时 ， 以使用一 位普通 可
ＩＯ ／
端Ｉ， ＝ 就可驱 动传感 器芯 片。 １
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“ 动 技 与 用 ０７ 第２ 卷 期 自 化 术 应 》２０ 年 ６ 第６
经验 交 流
Ｔ ｃｈ ｉ ａＩＣｏｍｍ ｕ ｃ ｉ ｓ ｅ ｌ ｎｃ ｎｉａｔ ｏｎ
２ 系统 总 体 设 计
系统主要 由测 温器件， Ｍ控制器 ， ＡＲ 及显示传送单元三部分 组成 。系统结构如图 １ 所示。系统工作原理为 ＡＲ 微处理器向 Ｍ 温度传感器发出信号， 启动温度传感器采集温度数据 ， 温度传感器 采集完一次数据 后， 将模拟数据量转变成 ＡＲ 微处理器能识别 Ｍ 的数字信号 。 然后 由ＡＲ Ｍ微处理器根据现场对数据的不 同要求 可以选择两种方式来显示数据。１：Ｌ Ｄ显示。２：Ｐ （） Ｃ （） Ｃ机显示。 本系统采用 的核心芯片分别为三 星公 司的 ＡＲＭ７ ＤＭＩ Ｔ ＳＣ４０ ３ ４ Ｂ ｘ芯 片作为系统处理器 ， ＤＡＬ Ａ Ｌ Ｓ公司 的Ｄ １Ｂ ０ Ｓ ８ ２ 作为 温度传感器 。ＬＣ Ｄ采用 ３ ０ ２ ０ ２ ｝ ４ 灰度液晶 。
ｓ Ｃ４ ０ ３ ４ Ｂ ｘ有 ７ ２个可用 的 Ｉ Ｏ 口， ／ 本系统采用 Ｐ７ ５引脚来驱动
网络工程课程设计报告-基于以太网的远程温湿度采集控制系统 (11)
《专业实训课程设计》课程设计题目:基于以太网的远程温湿度采集控制系统目录一、设计目的 (2)二、设计内容 (2)三、环境搭建 (3)四、实验步骤 (3)（一）．总体步骤 (3)（二）．技术详解 (5)1、TCP通信 (5)2、DHCP地址获取 (8)3、HTTP网页链接 (10)4、NTP时间获取 (12)五、开发板代码 (12)六、实验现象演示 (22)一、设计目的利用WIZnet的W5500网络芯片通过以太网实时监控远程某个位置的温度和湿度，以及设计警报实现亮灯。
二、设计内容1)读取DHT11温度并通过串口打印。
2)浏览器显示设计网页模板。
3)网页实时显示温度。
4)网页按钮控制LED灯。
三、环境搭建硬件：WIZnet W5500开发板、网线、数据线、数字温湿度传感器DHT11软件：hercules_3-2-4、Keil uVision5、Flash Loader Demo，Wireshark抓包工具四、实验步骤（一）．总体步骤1.首先要使W5500开发板能够连接以太网，就必须要有IP地址，编写dhcp.c程序，使W5500能够通过dhcp服务器自动获取IP地址；程序中包括dhcp客户端初始化函数init_dhcp_client(); 和dhcp测试函数do_dhcp()；2. 连接温湿度传感器到开发板，添加温湿度感应程序，dht11.c和dht11.h,3. 在主函数中包含该程序头文件#include “dht11. h”定义数组uint8 temp_rh[2]，temp_rh[0]用来保存湿度数据，temp_rh[1]用来保存温度数据uint8 temp_rh[2] = {0, 0};4. 主函数中调用温湿度感应程序，并将温湿度数据通过开发板串口打印输出：DHT11_GetValue(temp_rh);printf("hum:%d,",temp_rh[0]);printf("temp:%d\r\n",temp_rh[1]);5. 将温湿度数据在网页中实时显示在httputil.c 使用sprintf()把格式化的数据写入buf字符串中sprintf(buf,"settingsCallback({\"temp1\":\"%d\",\\"temp2\":\"%d\",\});",temp_rh[0],temp_rh[1]);6.在webpage内添加两个新的lable，一个是温度，一个湿度“<p><label for=“temp1”>湿度：</label><input type=“text”id=“temp1”name=“temp1”size=“5”/></p>“<p><label for=“temp2”>温度：</label><input type=“text”id=“temp2”name=“temp”size=“5”/></p>再在lable中赋值，一个是湿度temp1, 一个是温度temp2"<script>"\"function $(id) { return document.getElementById(id); };"\"function settingsCallback(o) {"\"if ($('temp1')) $('temp1').value = o.temp1;"\"if ($('temp2')) $('temp2').value = o.temp2;"\"};"\"</script>"\同时设置页面每隔10秒刷新一次“<meta http-equiv= ‘refresh’ content=’10’ >”\7. 调用http程序do_http(SOCK_HTTP);（二）．技术详解1、TCP通信TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
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毕业设计论文远程温度采集测量系统系电子信息工程系专业电子信息工程技术姓名张一浩班级电信091 学号0901043118指导教师张少华职称讲师设计时间2011.11.20－2012.1.8目录第一章测量方案 (4)1.1 系统功能 (4)1.1.1 功能介绍 (4)1.2方案论证与确定 (4)1.2.1温度测量方案的确定 (4)1.2.2 远程无线数据传送方案的确定 (5)第二章电路原理及主要功能模块 (6)2.1工作原理 (6)2.1.1 系统框图 (6)2.1.2现场温度采集电路 (6)2.2 通信模块 (7)2.2.1 信号发送电路 (7)2.2.2 接收解调电路 (8)2.3微机硬件原理图 (9)2.3.1主机控制原理图 (9)2.3.2从机控制原理图 (10)第三章软件系统设计 (11)3.1软件主要功能 (11)3.2 软件设计框图 (11)3.2.1设计框图 (11)3.3测试方法及所用仪表 (13)第四章数据分析 (14)4.1 测试数据及测试结果分析 (15)4.1.1 温度数据 (15)第五章结束语 (16)参考文献 (17)致谢 (18)远程温度采集测量系统摘要本文给出了远程温度采集测量系统的设计，它由温度数据采集测量与远程无线数字调频传送两部分构成，分为现场温度采集、远程数据传送和温度数据显示三个模块。
设计采用单片微型计算机系统，数字频率调制（FSK）芯片和相关接口电路，实现现场温度信号的调理、模数转换、处理和远程传送。
测温范围可达-50℃~+150℃，误差小于1℃。
远程无线传送距离有障碍物时大于20m，传送的误码率小于1‰。
利用LCD和LED分别可在现场模块和终端模块显示当前温度值，显示分辨率为0.1℃，系统设有语音报温和温度上限报警功能，所有指标均满足题目的基本要求和发挥部分要求。
关键词：温度传感器；接收电路；温度的测量第一章测量方案1.1系统功能本作品由现场温度采集主机与远程温度显示端机两部分组成，通过主机K1与K2开关可实现对端机的测温状态控制，具体指标如下：1．远程温度测量，测量范围为-50℃~+150℃，误差<1℃；2．远程无线有障碍传送距离>20m；3．采用键盘设定上限温度，并能实现语音报温；4．温度显示分辨率为0.1℃。
1.2方案论证与确定1.2.1温度测量方案的确定温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一。
对温度进行准确的测量和可靠的控制，在工业生产和科学研究中均具有重要意义。
实际应用系统中，从温度传感器输出的模拟信号必须经相应的模块电路，将信号转换为数字量后，再由单片机处理后，送至显示与传输。
其处理流程如图1所示。
图1信号处理流程图1．热敏电阻测温利用热敏电阻的电阻值随温度变化的特性实现测温，其非线性较差，测量精度低，工作温度范围窄，限于-100~+400℃。
但灵敏度高，体积小、易于批量生产、价格低廉。
2．热电阻测温热电阻的电阻/温度成线性关系，测量精度高，但电阻阻值随温度变化较小，需要放大电路，导线电阻值和放大电路的性能对电路测量精度有致命的影响。
生产中常用的铂热电阻测温范围在-200℃～800℃，但铂热电阻价格昂贵。
铜热电阻的测温范围在-50~+150℃之间。
3．热电偶测温热电偶由于其性能稳定，测量精度高，测量温度范围宽，而且均已标准化、规范化，所以热电偶的通用性好，使用时易于互换，广泛用于工业测温系统中。
其缺点是输出为非线性、热电势低、冷端需要进行补偿，线性校正及冷端补偿线路复杂。
4．集成温度传感器测温集成温度传感器最大的优点是直接给出正比于绝对温度的理想的线性输出，另外，体积小、成本低廉，是现代半导体温度传感器的主要发展方向之一。
已广泛用于-50~+150℃温度范围内的温度监测、控制和补偿的许多场合。
综合以上因素后，根据题意要求，本设计方案选用集成温度传感器测温。
常用的集成温度传感器是AD590，在本设计的测温元件就选用AD590传感器，它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰，同样具有很好的线性特性。
它需要一个在4~30V的电源，即可实现温度到电流的线性变换，输出μA级的电流与温度成对应线性关系，其主要性能指标如下：电源电压：4~30V；工作温度：-50~+150℃；标定系数：1μA/K；重复性：±0.1℃；长期漂移：±0.1℃/月1.2.2 远程无线数据传送方案的确定1．超声波无线传送超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。
超声波的特性决定了其接收信号的局限性，定向性限制了其接收信号的范围，反射性使其不能用于信号的隔墙传输，在设计中不能满足发挥部分的要求。
2．红外无线传送红外光与所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。
能将红外辐射量变化转换成电量变化的装置称为红外探测器或红外传感器。
但由于红外传感器的接收信号角度必须小于红外发送头的发送角度，难以实现全方位的传送，而且红外光在介质中传播会产生衰减，在金属中传播时衰减更严重。
3．射频无线传送常用的射频传送方式有调幅（AM）、调相（PM）和调频（FM）三种调制方式。
调幅是用低频调制信号去控制高频载波信号的振幅，使载波的振幅随调制信号成正比变化，抗干扰能力差；调相利用载波信号的相位随调制信号的相位变化进行调制，其幅度保持不变，抗干扰能力强，会产生频偏，对于调制低频信号，很不经济；调频是利用载波信号的频率随调制信号频率变化的原理进行调制，其频率随调制信号的频率成正比变化，振幅始终不变，具有较强的抗干扰能力。
数字信号频率调制（FSK）是调频传送技术中的一支奇葩，它采用数字键控调制，抗干扰能力强、频率稳定性好、灵敏度高、选择性好。
综合以上几种无线传送技术，本设计选用FSK，其框图构成如下：第二章 电路原理及主要功能模块2.1 工作原理 2.1.1 系统框图本系统由现场测温、无线远程传送和温度显示三个模块组成，系统框图如图3所示：系统中微处理器1（AT89C51）实现温度信号的采集、现场温度显示、开关信号读取和发送串口信号；FSK 无线通信分别由两片AT89C2051（微处理器2和微处理器3）控制发送与接收FSK 模块；终端温度显示由微处理器4（P89C51RD2H ）完成。
终端温度显示模块无线远程传送模块图3 系统总框图2.1.2图4 温度采集电路Uo利用温度传感器AD590可将温度信号转换为μA 级电流信号IT ，利用图4所示电路，将电流信号进行放大后转换为可处理的电压信号，然后送A/D 转换器。
在图4所示电路中，AD580是一高精度电压基准源。
当供电电压为4.5V 到30V 之间时，其固定输出电压为2.5V 。
AD623是一个集成仪表放大器，它能在单电源（+3V~+12V ）供电下提供满电源幅度的输出。
线性度高、温度稳定性好、工作可靠，增益调节方便，使用灵活。
在本电路中增益电阻取值为2.05K Ω，其增益为 ≈+=1100GR G 50。
2.2 通信模块在该作品中采用数字信号FSK 技术实现数据信号的发射与传送。
2.2.1 信号发送电路利用数字信号FSK 调制技术设计的发射电路如图6所示，电路以Microelectronic Integrated Systems 公司的TH7108芯片为核心。
TH7108芯片内包含有发射功率放大器（PA ）、晶体振荡器（XOSC ）、压控振荡器（VCO ）、相频检波器（PFD ）、分频器（div 8,div 32）、充电泵（CP ）、电源电路（PS ）、FSK 开关（SW ）等电路。
锁相环（PLL ）合成器由压控振荡器、分频器、相频检波器、充电泵和回路滤波器（LF ）组成，在LF 端外接的回路滤波器决定PLL 的动态性能。
VCO 的振荡器信号被馈送到分频器和功率放大器，分频器的分频比率是32。
晶体振荡器作为PLL 合成器的基准振荡器。
发射器的载波频率fc 是由晶体振荡器的基准频率fref 决定的，集成的PLL 合成器利用fref=fc/N(N=32，分频器的系数)，保证在800~960MHz 的频率范围内的每一个射频频点都能够实现。
射频输出图6 数字信号FSK调制发射电路TH7108模式控制逻辑如表1所示，模式控制允许芯片工作在四个不同的模式。
模式控制端ENCK和ENTX在芯片内部被下拉，以保证模式控制端ENCK 和ENTX在浮置时，电路被关断。
时钟输出端的输出时钟信号能用来驱动微控制器，频率是基准振荡频率的1/8。
所设计的FSK接收电路如图7所示，电路以Microelectronic Integrated Systems 公司的TH71112芯片为核心。
TH71112芯片包含低噪声放大器（LNA）、两级混频器（MIX1，MIX2）、锁相环合成器（PLL Synthesizer）、基准晶体振荡器（RO）、中频放大器（IFA）、相频检波器（PFD）等电路。
LNA是一个为高灵敏度的接收射频信号的共发-共基放大器。
混频器1（MAX1）将射频信号下变频到中频1（IF1），混频器2（MAX2）将中频信号1下变频到中频信号2（IF2），中频放大器（IFA）放大中频信号2和限幅中频信号并产生RSSI信号。
相位重合解调器和混频器3解调中频信号。
运算放大器（OA）进行数据限幅、滤波和ASK检测。
锁相环合成器（DIV16和DIV12），基准晶体荡器、相频检波器、充电泵（CP）等电路组成，产生第1级和第2级本振信号L01和L02。
使用TH71112接收器芯片可以组成不同的电路结构，以满足不同的需求。
对于FSK接收，在相位重合解调器中使用IF谐振回路，谐振回路可由陶瓷谐振器或者LC谐振回路组成。
TH71112采用两级下变频，MAX1和MAX2由芯片内部的本振信号L01和L02驱动，与射频前端滤波器共同实现一个高的镜像抑制。
在LNA的前端使用SAW滤波器和在LNA的输出端使用LC滤波器，射频前端滤波效果较好。
图7 数字信号FSK接收解调电路2.3微机硬件原理图2.3.1主机控制原理图图8给出了该电路原理图，图中IC1芯片为A/D转换芯片，利用其将从前端测温模块输出的模拟信号转换为易于单片机处理的数字信号。
该芯片采用MAXIM公司的MAX127A/D转换器，它是一逐次比较式、12位8路模数转换器，通过SDA、SCL口与单片机（P2.0、P2.1端）进行通信，在精度、速度、分辨率方面都能满足题目的要求。
主机控制部分设有六个按键，其中S1、S2、S5、S6用于设定上限温度，S3、S4按键为题中要求设置的两开关信号输入键，分别用于设置远程温度显示的开始与关断。
IC2芯片的P1口和P3.2、P3.3、P3.6端用来控制液晶显示器的显示，LCD可显示现场实测温度、温度设定值、开关状态功能。